專利名稱：一種油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種試驗裝置，尤其涉及一種腐蝕模擬試驗裝置。
背景技術(shù)：
縫隙腐蝕是發(fā)生在金屬與金屬或者金屬與非金屬之間縫隙處的一種局部腐蝕形態(tài)，它是在電解質(zhì)存在條件下，由于縫隙內(nèi)介質(zhì)遷移受到阻滯而產(chǎn)生的。在油氣開采中，油管與油管之間或者是進行直連式連接，或者是通過接箍進行連接，在管與管之間或管與接箍之間的接頭部位不可避免地形成很小的縫隙，當(dāng)管內(nèi)的腐蝕性液體進入這些縫隙時容易發(fā)生縫隙腐蝕。因此縫隙腐蝕是導(dǎo)致油井管螺紋接頭失效的一種常見腐蝕。此外，有些接箍為了防止粘扣還會進行鍍銅等表面處理，從而形成異種金屬接觸，這時不僅存在縫隙腐蝕還會發(fā)生電偶腐蝕。關(guān)于縫隙腐蝕性能評價方法，目前已形成了國際和國家標(biāo)準(zhǔn)，如ASTM G48-03和GB/T 10127，對縫隙腐蝕試驗方法做了詳細(xì)規(guī)定試驗采用兩個聚四氟乙烯圓棒將不銹鋼片狀試樣夾在中間并用橡膠O型圈固定，浸入一定濃度的FeCl3和HCl混合溶液，一定時間后根據(jù)試樣的失重、縫隙部位腐蝕深度、點蝕深度等進行評定。試驗在常壓下進行，最高溫度50°C。在油氣開采工業(yè)中，油井管一般都處于高溫高壓的腐蝕性服役環(huán)境中，井下最高溫度超過150°C，有些油氣井含有很高濃度的腐蝕性氣體，如H2S和CO2，氣體分壓有時會超過lOMPa，在對井下巖層進行酸化處理時油井管還要承受強腐蝕性酸化液的侵蝕，有些油井管接頭部位還存在異種金屬接觸的情況。因此，采用現(xiàn)有的縫隙腐蝕模擬試驗裝置無法模擬實際服役條件下的腐蝕環(huán)境，也無法模擬異種金屬耦合條件下的縫隙腐蝕試驗，所用試樣夾具也不能承受如此苛刻的試驗條件，不能對材料在高溫高壓井下腐蝕環(huán)境下的縫隙腐蝕性能進行預(yù)測和評價。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，該油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置能夠完成以下四種情況下的縫隙腐蝕試驗(I)高溫、高壓試驗條件下的縫隙腐蝕試驗；(2)酸化處理過程中的縫隙腐蝕試驗；(3)H2S/C02腐蝕氣氛條件下的縫隙腐蝕試驗；(4)不同金屬接觸條件下的縫隙腐蝕試驗。根據(jù)上述實用新型目的，本實用新型提出了一種油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，其包括一取自油井管的第一試樣，其為矩形片狀，所述第一試樣的兩端在其厚度方向上各開有一通孔；兩個取自油井管接頭的第二試樣，其均為具有一軸向長度的圓柱形，所述第二試樣的徑向截面為一圓環(huán)，所述第二試樣在其軸向方向上具有一內(nèi)端面和外端面，所述兩個第二試樣分別設(shè)于第一試樣在厚度方向上的兩側(cè)，且兩個第二試樣的內(nèi)端面均緊緊地貼合于第一試樣上；兩個絕緣的壓板，其分別對應(yīng)設(shè)于所述各第二試樣的外端面的外側(cè)，所述各壓板上均開有一中心螺孔，所述各壓板的兩端還各開有一與所述通孔對應(yīng)的螺栓孔；兩個絕緣的螺釘，其分別與各中心螺孔對應(yīng)連接，所述各螺釘?shù)膱A形頭部分別頂緊地貼合各第二試樣的外端面；兩根螺栓，其分別對應(yīng)穿設(shè)于位于同側(cè)的通孔和螺栓孔內(nèi)，所述螺栓的兩端分別與一螺母螺紋連接，各螺母設(shè)于所述壓板的外側(cè)。采用本技術(shù)方案進行縫隙腐蝕模擬試驗的具體步驟如下(I)采樣從油井管上切取一個矩形的第一試樣以及從油井管接頭取兩個圓柱形，徑向截面為圓環(huán)的第二試樣；(2)將試樣裝載到模擬試驗裝置上首先將兩個第二試樣置于第一試樣在厚度方向上的兩側(cè)；接著，將兩個螺釘分別旋入兩個壓板的中心螺孔上，并用兩個螺釘?shù)膱A形頭部分別頂緊兩個第二試樣的外端面，使得兩個第二試樣的內(nèi)端面牢牢地貼緊第一試樣的表面；隨后用兩個螺栓分別貫穿位于同側(cè)的第一試樣的通孔和兩個壓板的螺栓孔，并且用螺母在各螺栓兩端固定并旋緊，使壓板保持一定的形變，從而將第二試樣壓緊在第一試樣的兩側(cè)，進而完成試樣的裝載；(3)設(shè)置試驗環(huán)境進行試驗根據(jù)油井管接頭實際的服役環(huán)境，設(shè)置試驗環(huán)境，并將裝載好的試樣放置在試驗環(huán)境，讓其腐蝕一定的時間；(4)取出試樣，并對試樣進行分析將試樣從試驗環(huán)境中取出，并對其進行清洗；然后測量第一試樣與第二試樣的腐蝕失重速率、點蝕平均速率，測量第一試樣的最深縫隙腐蝕深度，從而對試樣的縫隙腐蝕性能進行評價。優(yōu)選地，在上述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置中，所述螺栓為金屬螺栓；兩個絕緣套分別對應(yīng)設(shè)于兩個金屬螺栓與兩個通孔之間。用以避免金屬螺栓與第一試樣之間的縫隙腐蝕對試驗產(chǎn)生的干擾。優(yōu)選地，在上述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置中，所述壓板為聚四氟乙烯壓板。優(yōu)選地，在上述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置中，所述螺釘為聚四氟乙烯螺釘。本實用新型所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，能夠真實的模擬油井管接頭實際服役環(huán)境，由于采用了耐高溫、耐腐蝕材料，從而可以開展高溫高壓、強腐蝕介質(zhì)、CO2和H2S以及不同金屬接觸共存條件下的腐蝕試驗，進而能夠?qū)Σ牧显趯嶋H服役環(huán)境中的縫隙腐蝕性能進行評價和預(yù)測。
圖I是本實用新型所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置在一種實施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置在一種實施方式下的使用狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合說明書附圖和具體的實施例對本實用新型所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置做進一步的詳細(xì)說明。13Cr不銹鋼油管螺紋接頭在井下介質(zhì)中的縫隙腐蝕模擬試驗。13Cr不銹鋼油管采用接箍進行連接，接箍材質(zhì)與管體相同，但接箍內(nèi)表面鍍銅，因此接頭部位的縫隙腐蝕可能會由于不同金屬之間的電偶腐蝕效應(yīng)而加劇。試驗步驟如下(I)米樣從13Cr不銹鋼油管上加工50mmX25mmX3mm的矩形片狀第一試樣，第一試樣兩端各鉆直徑8_的通孔，第一試樣表面逐級打磨至600號砂紙，然后進行脫脂、清 洗、稱重。用黃銅加工兩個外徑12mm、內(nèi)徑6mm、厚5mm的圓柱形,徑向截面為環(huán)形的第二試樣，表面同樣打磨至600號砂紙，然后進行脫脂、清洗、稱重。(2)將試樣裝載到模擬試驗裝置上圖I顯示了本實用新型所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置在本實施例中的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，首先將兩個第二試樣2置于第一試樣I在厚度方向上的兩側(cè)；接著，將兩個螺釘4分別旋入兩個壓板3的中心螺孔上，并用兩個螺釘4的圓形頭部分別頂緊兩個第二試樣2的外端面，使得兩個第二試樣2的內(nèi)端面牢牢地貼緊第一試樣I的表面；隨后將兩個絕緣套6對應(yīng)設(shè)于第一試樣I兩端的兩個通孔內(nèi)，再將兩個螺栓5分別貫穿位于同側(cè)的設(shè)置在第一試樣I的通孔內(nèi)的絕緣套6和兩個壓板3的螺栓孔，并且用螺母7在各螺栓5兩端固定并旋緊，使壓板3保持一定的形變，從而將第二試樣2壓緊在第一試樣I的兩側(cè)，進而完成試樣的裝載。(3)設(shè)置試驗環(huán)境進行試驗圖2顯示了本實用新型所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置在本實施例中的使用狀態(tài)。如圖2所示，裝載著試樣的模擬試驗裝置21放置于高壓釜23中的支架22上，高壓釜蓋28壓設(shè)于高壓釜23上，并且高壓釜蓋28與高壓釜23密封，高壓釜23與高壓釜蓋28所用材質(zhì)均為耐高溫、高腐蝕的C276哈氏合金。進氣管25、攪拌軸26、熱電偶27依次設(shè)于高壓釜蓋28上，并貫穿高壓釜蓋28伸向高壓釜23內(nèi)部。腐蝕溶液24根據(jù)油氣井下介質(zhì)成分配制Cr 100000ppm, HCO3^ 433ppm, SO42+ 1300ppm, Ca2+ 14300ppm, Na+ bal.。腐蝕溶液24的液面高于模擬試驗裝置21至少15cm。試驗時，通過進氣管25往高壓釜23內(nèi)通入高純氮氣進行除氧。除氧后加熱至150°C，然后通過進氣管25加入CO2,分壓為5. OMPa0高壓釜23內(nèi)溶液通過攪拌軸26攪拌，模擬管內(nèi)流體流動對接頭部位縫隙腐蝕的影響。試驗時間為30天。(4)取出試樣，并對試樣進行分析將試樣從高壓釜中取出，清洗去除表面腐蝕產(chǎn)物，拍照，分別測量并計算第一試樣與第二試樣的腐蝕失重速率、點蝕平均速率，測量第一試樣的最深縫隙腐蝕深度，從而對試樣的縫隙腐蝕性能進行評價。要注意的是，以上列舉的僅為本實用新型的具體實施例，顯然本實用新型不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本實用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，其特征在于，包括 一取自油井管的第一試樣，其為矩形片狀，所述第一試樣的兩端在其厚度方向上各開有一通孔； 兩個取自油井管接頭的第二試樣，其均為具有一軸向長度的圓柱形，所述第二試樣的徑向截面為一圓環(huán)，所述第二試樣在其軸向方向上具有一內(nèi)端面和外端面，所述兩個第二試樣分別設(shè)于第一試樣在厚度方向上的兩側(cè)，且兩個第二試樣的內(nèi)端面均緊緊地貼合于第一試樣上; 兩個絕緣的壓板，其分別對應(yīng)設(shè)于所述各第二試樣的外端面的外側(cè)，所述各壓板上均開有一中心螺孔，所述各壓板的兩端還各開有一與所述通孔對應(yīng)的螺栓孔； 兩個絕緣的螺釘，其分別與各中心螺孔對應(yīng)連接，所述各螺釘?shù)膱A形頭部分別頂緊地貼合各第二試樣的外端面； 兩根螺栓，其分別對應(yīng)穿設(shè)于位于同側(cè)的通孔和螺栓孔內(nèi)，所述螺栓的兩端分別與一螺母螺紋連接，各螺母設(shè)于所述壓板的外側(cè)。
2.如權(quán)利要求I所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，其特征在于，所述螺栓為金屬螺栓；兩個絕緣套分別對應(yīng)設(shè)于兩個金屬螺栓與兩個通孔之間。
3.如權(quán)利要求I或2所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，其特征在于，所述壓板為聚四氟乙烯壓板。
4.如權(quán)利要求I或2所述的油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，其特征在于，所述螺釘為聚四氟乙烯螺釘。
專利摘要本實用新型公開了一種油井管螺紋接頭縫隙腐蝕模擬試驗裝置，其包括一取自油井管的第一試樣，其為矩形片狀，第一試樣的兩端在其厚度方向上各開有一通孔；兩個取自油井管接頭的第二試樣，其均為圓柱形，且徑向截面為一圓環(huán)，兩個第二試樣分別設(shè)于第一試樣在厚度方向上的兩側(cè)，并且緊緊地貼合于第一試樣上；兩個絕緣的壓板，其分別對應(yīng)設(shè)于各第二試樣的外側(cè)，各壓板上均開有一中心螺孔，各壓板的兩端還各開有一與通孔對應(yīng)的螺栓孔；兩個絕緣的螺釘，其分別與各中心螺孔對應(yīng)連接，各螺釘?shù)膱A形頭部分別頂緊地貼合各第二試樣；兩根螺栓，其分別對應(yīng)穿設(shè)于位于同側(cè)的通孔和螺栓孔內(nèi)，螺栓的兩端分別與一螺母螺紋連接，各螺母設(shè)于壓板的外側(cè)。
文檔編號G01N17/00GK202433287SQ20112055687
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者周慶軍, 張忠鏵, 楊建強, 王煒, 陳紅星 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司